More Related Content
Similar to เซลล์อิเล็กโทรไลต์
Similar to เซลล์อิเล็กโทรไลต์ (20)
More from Jariya Jaiyot (20)
เซลล์อิเล็กโทรไลต์
- 2. กลับสู่ หน้ าหลัก
เซลล์ อเิ ล็กโทรไลต์ (electrolytic cell)
หมายถึง การแยกสารด้ วยกระแสไฟฟาเป็ นกระบวนการหนึ่งซึ่ง
้
เรียกว่ า อิเล็กโทรลิซิส (electrolysis) ซึ่งหมายถึงกระบวนการที่
มีการเปลียน พลังงานไฟฟาเป็ นพลังงานเคมี หรือหมายถึง
่
้
กระบวนการทีผ่านกระแสไฟฟาเข้ าไปในสารอิเล็กโทรไลต์ แล้ ว
่
้
เกิดการเปลียนแปลงทางเคมีคอ ปฏิกริยารี ดอกซ์ นั่นเอง อุปกรณ์
่
ื
ิ
สาหรับกระบวนการอิเล็กโทรลิซิสเป็ นเซลล์ ไฟฟาเคมี เรียกว่ า
้
เซลล์อเิ ล็กโทรไลต์
VDO
- 3. กลับสู่ หน้ าหลัก
การเปรียบเทียบเซลล์ กลวานิกและเซลล์ อเิ ล็กโทรไลต์
ั
เซลล์ กลวานิก
ั
1.
2.
3.
4.
เปลียนแปลงพลังงานเคมีให้ เป็ น
่
พลังงานไฟฟา
้
ขั้วทีเ่ กิดปฏิกริยาออกซิเดชัน
ิ
เรียกว่ าแอโนด (ขั้วลบ)
ขั้วทีเ่ กิดปฏิกริยารีดกชัน เรียกว่ า
ิ
ั
แคโทด (ขั้วบวก)
ศักย์ไฟฟาของเซลล์เป็ นบวก
้
เซลล์อเิ ล็กโทรไลต์
1.
2.
3.
4.
เปลียนแปลงพลังงานไฟฟาให้ เป็ น
่
้
พลังงานเคมี
ขั้วทีเ่ กิดปฏิกริยาออกซิเดชัน
ิ
เรียกว่ าแอโนด (ขั้วบวก)
ขั้วทีเ่ กิดปฏิกริยารีดกชัน เรียกว่ า
ิ
ั
แคโทด (ขั้วลบ)
ศักย์ไฟฟาของเซลล์เป็ นลบ
้
- 5. กลับสู่ หน้ าหลัก
การแยกสารด้ วยไฟฟ้ า
การแยกสารด้วยกระแสไฟฟ้ า สารอิเล็กโทรไลต์ที่ใช้แบ่ง
ออกเป็ น 2 พวก คือสารที่หลอมเหลวและสารละลาย (มีน้ าด้วย)
- 7. กลับสู่ หน้ าหลัก
ตัวอย่ างการแยกสาร NaCl ที่หลอมเหลวด้ วยกระแสไฟฟา
้
Cathode
(-)
Anode
(+)
D.C.
+
+
+
Cl0
2Cl- → Cl2 + 2e-
Na+
Na0
-
Na+ + e- → Na
ปฏิกริยาทีแคโทด :
ิ ่
2Na+ + e- → 2Na
ปฏิกริยาทีแอโนด :
ิ ่
2Cl- → Cl2 + 2eปฏิกริยารวม :
ิ
2Na+ + 2Cl- → 2Na + Cl2
- 8. กลับสู่ หน้ าหลัก
2. การแยกสารละลายด้ วยกระแสไฟฟา
้
การพิจารณาปฏิกริยาทีเ่ กิดแต่ ละขั้ว จะต้ องมี H2O เข้ ามา
ิ
เกียวข้ องอีกด้ วย โดยทีนาสามารถรับอิเล็กตรอนทีข้วลบ และให้
่
่ ้
่ ั
อิเล็กตรอนได้ ที่ข้วบวก
ั
เกิด H2 สารละลายเป็ นเบส (OH-)
ที่ข้วลบ
ั
2H2O + 2e- → H2 + 2OH- ; E0 = -0.83 V
ที่ข้วบวก
ั
H2O → 1/2O2 + 2H+ + 2e- ; E0ox = -1.23 V
เกิด O2 สารละลายเป็ นกรด (H+)
- 9. กลับสู่ หน้ าหลัก
ตัวอย่ างการแยกสารละลาย Na2SO4
พิจารณาค่ า E0
Na+(aq)+ e- → Na(s)
2H2O(l) + 2e- → H2(g) +2OH-(aq)
S2O82-(aq) + 2e- →2SO42-(aq)
O2(g) + 4H+(g) + 4e- →2H2O(l)
จะพบว่ าปฏิกริยาที่ข้วไฟฟ้ าเป็ นดังนี้
ิ
ั
E01 = -2.71 V
E02 = -0.83 V
E03 = +2.01 V
E04 = +1.23 V
- 10. กลับสู่ หน้ าหลัก
ที่แคโทด(ขัวไฟฟ้ าทีต่อกับขั้วลบของแบตเตอรี่)
้
่
Na+และH2O สามารถรับ e- จากขั้วไฟฟาทีต่ออยู่กบขั้วลบของ
้ ่
ั
แบตเตอรี่ได้
Na+(aq)+ e- → Na(s)
E01 = -2.71 V
2H2O(l) + 2e- → H2(g) +2OH-(aq)
E02 = -0.83 V
เนื่องจาก E02 ของ H2O มากกว่ า E01 ของ Na+ ดังนั้น H2O จึงรับ
e- จากขั้วแบตเตอรี่ได้ ดกว่ าแล้ วเกิดเป็ นก๊ าซ H2อยู่ทข้วแคโทด
ี
ี่ ั
- 11. กลับสู่ หน้ าหลัก
ที่แอโนด (ขัวไฟฟ้ าทีต่ออย่กบขัวบวกของแบตเตอรี่)
้
่
ูั ้
SO42- และH2O สามารถให้ e- จากขั้วไฟฟาทีต่ออยู่กบขั้วบวก
้ ่
ั
ของแบตเตอรี่ได้
S2O82-(aq) + 2e- →2SO42-(aq)
E03 = +2.01 V
O2(g) + 4H+(g) + 4e- →2H2O(l)
E04 = +1.23 V
เนื่องจาก E04 ของ H2O น้ อยกว่ า E03 ของ S2O82- ดังนั้น H2O จึง
เสี ย e- ได้ ดกว่ าแล้ วเกิดเป็ นก๊ าซ O2อยู่ทข้วแอโนด
ี
ี่ ั
- 12. กลับสู่ หน้ าหลัก
สรุปการการแยกสารละลาย Na2SO4 ด้ วยไฟฟ้ า
ทีแคโทด 2H2O(l) + 2e- → H2(g) +2OH-(aq)
่
E02 = -0.83 V
E04= 1.23 V
ที่แอโนด 2H2O(l) → O2(g) + 4H+(g) + 4eปฏิกริยาของเซลล์
ิ
6H2O(l) →2 H2(g) +O2(g) + 2H+(g) + 4OH-(aq)
E0cell = E0แคโทด - E0แอโนด
= - 0.83 - 1.23
= -2.06 V
- 13. กลับสู่ หน้ าหลัก
การชุบโลหะด้ วยไฟฟา(electroplating)
้
เป็ นกระบวนการทางอิเล็กโทรลิซิสที่ทาให้ ได้ โลหะที่มความสวยงาม มีความ
ี
คงทนในอุตสาหกรรมจัดว่ าเป็ นกระบวนการปองกันการผุกร่ อนของโลหะ
้
หลักการสาหรับการชุ บโลหะด้ วยไฟฟา
้
1.ใช้ โลหะทีจะชุ บเป็ นแคโทด
่
2.จะชุ บด้ วยโลหะใด ใช้ โลหะนั้นเป็ นแอโนด
3.สารละลายอิเล็กโทรไลต์ ต้ องมีไอออนของโลหะที่เป็ นแอโนดตามข้ อ 2
4.ใช้ ไฟฟากระแสตรง และควบคุมศักย์ ไฟฟาของเซลล์ ให้ เหมาะสม
้
้
- 14. กลับสู่ หน้ าหลัก
ตัวอย่ าง การชุบตะปูเหล็กด้ วยสั งกะสี
เมื่อใส่ กระแสไฟฟาเข้ าไปในเซลล์จะมี
้
ปฏิกริยาเกิดทีข้ัวไฟฟา ดังนี้
ิ
่
้
ที่แอโนด Zn(s) →Zn2+(aq) + 2eที่แคโทด Zn2+(aq) + 2e- → Zn(s)
ปฏิกริยารวม
ิ
Zn(s) + Zn2+(aq) →Zn2+(aq) + Zn(s)
หรือ Zn(แอโนด) →Zn(แคโทด)
- 15. การชุบช้ อนด้ วยเงิน
จากรูป การชุบช้อนโลหะด้วยเงิน ต้องใช้ เงินเป็น
แอโนด ช้อนโลหะเป็นแคโทด และใช้สารละลายซิล
เวอร์ไนเตรตเป็นสารละลายอิเล็กโทรไลต์
ขั้วแอโนด: Ag:
Ag(s) Ag(aq) + eขัวแคโทด: ช้อน:
้
Ag (aq) + e- Ag(s)
- 16. กลับสู่ หน้ าหลัก
การทาแร่ โลหะให้ บริสุทธิ์(electrolysis refining)
การทาแร่ โลหะบริสุทธิ์ด้วยกระบวนการอิเล็กโทรลิซิส ใช้ หลักการ
เดียวกับการชุบโลหะด้ วยไฟฟา
้
หลักการสาหรับการทาแร่ โลหะให้ บริสุทธิ์
1. นาแร่ ไว้ ที่แอโนดหรือขั้วบวก
2. นาโลหะบริ สุทธิ์ทแคโทดหรือขั้วลบ
ี่
3. ใช้ สารละลายอิเล็กโทรไลต์ ที่มีไอออนของโลหะนั้น
4. ใช้ ไฟฟากระแสตรง
้
- 17. กลับสู่ หน้ าหลัก
ตัวอย่ าง การทาโลหะทองแดงให้ บริสุทธิ์
Cu ทีไม่ บริสุทธิ์จะเป็ นแอโนด เกิดปฏิกริยาออกซิเดชันได้ Cu2+ ในสารละลาย
่
ิ
Cu ทีบริสุทธิ์จะเป็ นแคโทด เกิดปฏิกริยารีดกชันของ Cu2+ ในสารละลาย
่
ิ
ั
ทีแอโนด (Cu ไม่ บริสุทธิ์) Cu(s) →Cu2+(aq) + 2e่
ทีแคโทด (Cu บริสุทธิ์) Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s)
่
ปฏิกริยารวม
ิ
Zn(ไม่ บริสุทธิ์) →Zn(บริสุทธิ์)
- 23. กลับสู่ หน้ าหลัก
แบบทดสอบ
ข้ อที่ 5.
5. ทดลองจุ่มลวดแมกนีเซียมลงในสารละลายคอปเปอร์ (II)ซัลเฟต
ปรากฏว่ าเกิดการปฏิกริยา แต่ ถ้าจุ่มลวดทองแดงลงในสารละลาย
ิ
แมกนีเซียมซัลเฟต ไม่ เกิดปฏิกริยา ข้ อสรุปใดต่ อไปนีถูกต้ อง
ิ
้
ก. ลวดทองแดงเสี ยอิเล็กตรอนได้ ง่ายกว่ าลวดแมกนีเซียม
ข. คอปเปอร์ (II)ไอออนรับอิเล็กตรอนได้ ง่ายกว่ าแมกนีเซียม
ไอออน
ค. ลวดทองแดงถูกรีดิวซ์ ได้ ยากกว่ าลวดแมกนีเซียม
ง. ลวดแมกนีเซียมถูกออกซิไดส์ ได้ ง่ายกว่ าลวดทองแดง
- 24. กลับสู่ หน้ าหลัก
แบบทดสอบ
ข้ อที่ 6.
6. Cr(OH)3 + OH- + OCl- → CrO42- + H2O + Cl(สมการยังไม่ ดุล) อัตราส่ วนระหว่ างจานวนโมลของ Cr(OH)3
ต่ อ OCl- มีค่าเท่ าใด
ก. 2 : 3
ข. 2 : 5
ค. 3 : 4
ง. 4 : 5
- 25. กลับสู่ หน้ าหลัก
แบบทดสอบ
ข้ อที่ 7.
7. กาหนดค่ าศักย์ ไฟฟ้ ามาตรฐาน
ปฏิกริยาครึ่งเซลล์
ิ
A2 + 2H+ + 2e- → H2A2
B3+ + e- → B2+
C2 + 2e- → 2CD4+ + e- → D3+
ปฏิกริยาใดต่ อไปนีเ้ ป็ นปฏิกริยาทีเ่ กิดขึนได้ เอง
ิ
ิ
้
ก. 2 B3+ + H2A2 → 2 B2+ + A2 + 2H+
ข. A2 + 2H+ + 2C-→ H2A2 + C2
ค. D4+ + B2+ → B3+ + D3+
ง. 2 B3+ + 2C-→ 2 B2+ + C2
E°(V)
+0.68
+0.80
+1.07
+1.45
- 26. กลับสู่ หน้ าหลัก
แบบทดสอบ
ข้ อที่ 8.
8. เมื่อนาครึ่งเซลล์ X/ X2+ มาต่ อกับครึ่งเซลล์ Y/ Y2+ ปรากฏว่ าเข็ม
โวลต์ มิเตอร์ เบนไปทางครึ่งเซลล์ Y/ Y2+ ข้ อใดสรุ ปถูก
ก. X เป็ นขั้วลบ เรียกว่ า แอโนด เกิดปฏิกริยา X2+ + 2e- → X
ิ
ข. X เป็ นขั้วลบ เรียกว่ า แคโนด เกิดปฏิกริยา X → X2+ + 2eิ
ค. Y เป็ นขั้วบวก เรียกว่ า แคโนด เกิดปฏิกริยา Y2+ + 2e- → Y
ิ
ง. ค่ าศักย์ ไฟฟ้ าครึ่งเซลล์ ของ X/ X2+ มากกว่ า Y/ Y2+
- 27. กลับสู่ หน้ าหลัก
แบบทดสอบ
ข้ อที่ 9.
9. ในการชุบช้ อนเหล็กด้ วยโลหะเงิน ข้ อใดสรุปถูกต้ อง
ก. ช้ อนเหล็กต่ อกับขั้วลบของแบตเตอรี่เป็ นขั้วแอโนด
ข. โลหะเงินบริสุทธิ์เป็ นแอโนด ต่ อกับขั้วบวกของแบตเตอรี่
ค. อาจใช้ ไฟฟากระแสสลับในบ้ านแทนแบตเตอรี่ได้
้
ง. สารละลายอิเล็กโทรไลต์ ไม่ จาเป็ นต้ องใช้ สารละลาย Ag+
- 28. กลับสู่ หน้ าหลัก
แบบทดสอบ
ข้ อที่ 10.
10. จากค่ า E° ทีกาหนดให้ ถ้ าต้ องการแยกสารละลาย XY ด้ วยไฟฟา ข้ อใดสรุ ปไม่
่
้
ถูกต้ อง
Y2 + 2e- → 2YE° = +0.83 V
X+ + e- → X(s)
E° = -1.58 V
2H2O + 2e- → H2 + 2OH- E° = -0.83 V
O2 + 4H++ 4e- → 2H2O E° = +1.23V
ก. เกิด OH- ทีข้ัวแคโทด
่
ข. เกิดก๊าซไฮโดรเจนทีข้ัวแคโทด
่
ค. เกิดก๊ าซออกซิเจนที่ข้วแอโนด
ั
ง. เกิดก๊าซ Y2 ที่ข้ัวแอโนด
- 29. กลับสู่ หน้ าหลัก
เอกสารอ้ างอิง
•
•
•
สุ ธน เสถียรยานนท์. เคมี ม.6 เล่ม 5 ว035. กรุ งเทพฯ :
ประสานมิตร,2533.
เทพจานง แสงสุ นทร. คู่มือเตรียมสอบ เคมี ม.5 เล่ ม 3.
กรุ งเทพฯ : ภูมิบณฑิต, 2521.
ั
กระทรวงศึกษาธิการ. หนังสื อสาระการเรียนรู้ พนฐานและ
ื้
เพิมเติม เคมี เล่ ม 4 ชั้นมัธยมศึกษาปี ที่ 5. กรุ งเทพฯ : โรงพิมพ์
่
คุรุสภาลาดพร้าว, 2547.